Формовочная смесь для приготовления разовых литейных форм и способ ее получения

 

Формовочная смесь может быть использована в литейном производстве для изготовления разовых литейных форм при получении отливок из чугуна, стали, алюминия. Формовочная смесь содержит, мас.%, бентонит 7,0-8,0, технический углерод марки П-161 0,01-0,5, воду 7,0, поверхностно-активное вещество (ПАВ) - моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов 0,0005-0,025, остальное - огнеупорный наполнитель. Технический углерод предварительно обрабатывают водным раствором ПАВ. К полученной суспензии добавляют бентонит, огнеупорный наполнитель, воду и перемешивают в бегунах в течение 10-15 мин. Технический углерод П-161 имеет оптимальную дисперсность и линейную структуру агрегатов частиц. Обработка ПАВ придает техническому углероду гидрофильные свойства и способствует равномерному распределению его в смеси. Обеспечивается повышение прочностных свойств смеси, газопроницаемости, противопригарных свойств и уменьшение газотворности. 2 с.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к получению формовочных песчано-глинистых или песчано-бентонитовых смесей, применяемых для изготовления разовых литейных форм при получении отливок из чугуна, стали, алюминия.

Известен состав формовочной смеси для изготовления разовых литейных форм, включающий компоненты в следующем соотношении, %:

Бентонит 5,0-10,0

Каменный уголь молотый 0,05-5,0

Вода 2,0-3,5

10%-ный Водный раствор алкилполигликолевого эфира 0,05-0,30

Огнеупорный наполнитель Остальное

и способ его получения (Авторское свидетельство СССР №850251, В22С 1/02, 1979) по которому смешивают бентонит, каменный уголь молотый, огнеупорный наполнитель, воду и 10%-ный водный раствор алкилполигликоливого эфира - продукта взаимодействия жидкого спирта с окисью этилена и перемешивают в течение 10 мин.

Недостатком этого состава является высокое содержание ПАВ, которое способствует образованию пригара на отливках и повышенной газотворности форм при их заливке металлом.

Наиболее близким к изобретению является состав формовочной смеси для изготовления разовых литейных форм, по которому смешивают бентонит, технический углерод из антраценового масла, огнеупорный наполнитель и воду при следующем соотношении компонентов, %:

Бентонит 8,0-10,0

Технический углерод из антраценового масла 1,0-2,0

Вода 3,0-5,0

Огнеупорный наполнитель Остальное

и способ его получения (патент СССР №804368, В22С 1/02, 1/16, 1989), заключающийся в смешивании бентонита с техническим углеродом из антраценового масла, огнеупорным наполнителем и водой при температуре 20С.

Недостатком этого состава является: небольшая прочность при сжатии, высокая газотворность, нестабильность прочностных свойств, гидрофобная поверхность технического углерода вызывает неравномерное распределение его частиц в бентоните, что способствует нестабильности прочностных свойств и невысокой прочности. Кроме того, относительно большой процент введенного технического углерода способствует повышенной газотворности материала формовочной композиции.

Задача изобретения - разработка состава формовочной смеси, обеспечивающего повышение прочностных свойств, газопроницаемости, противопригарных свойств и уменьшения газотворности.

Технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления разовых литейных форм, содержащая огнеупорный наполнитель, бентонит, углеродсодержащую добавку и воду, в качестве углеродсодержащей добавки содержит технический углерод П-161, обработанный раствором ПАВ при следующем соотношении компонентов, %:

Бентонит 7,0-8,0

Технический углерод 0,01-0,5

Вода 7,0

ПАВ ОС 20 - моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля

на основе первичных жирных спиртов 0,0005-0,025

Огнеупорный наполнитель Остальное

Формовочную смесь для изготовления разовых литейных форм готовят следующим образом: технический углерод П-161 в концентрациях от 0,01 до 0,5% смешивают с 0,2-5,4%-ным водным раствором ПАВ. Затем добавляют бентонит, огнеупорный наполнитель и воду и перемешивают в течение 10-15 мин в бегунах.

Предварительная обработка технического углерода марки П-161 водным раствором ПАВ позволяет придать поверхности гидрофильные свойства и способствует равномерному распределению технического углерода в композиции. Технический углерод выбранной марки имеет оптимальную дисперсность (Sуд = 165 м²/г по низкотемпературной адсорбции аргона) и линейную структуру агрегатов частиц для смешивания с бентонитом. Использование этого приема увеличивает прочностные характеристики в 1,4-1,6 раза при сохранении хорошей выбиваемости форм после их заливки металлом. Небольшой процент ПАВ, введенный в композицию, не влияет на ее газотворность.

Сущность изобретения поясняется следующими таблицами: в табл.1 приведен соответствующий состав формовочной смеси, табл.2 поясняет свойства предлагаемой формовочной смеси. Свойства смесей оценивались по следующим параметрам: _сж - прочность на сжатие, МПа; Г - газопроницаемость.

Пример 1. Берут 0,022 г ПАВ (ОС 20), растворяют в 10 г воды. В полученный раствор вводят 0,01% (0,437 г) технического углерода марки П-161. Приготовленную суспензию перемешивают с 300 г бентонита, 340 г воды и огнеупорным наполнителем в бегунах в течение 10-15 мин.

Пример 2. Берут 1,08 г ПАВ (ОС 20), растворяют в 20 г воды. В полученный раствор вводят 0,5% (21,7 г) технического углерода марки П-161. Приготовленную суспензию перемешивают с 342 г бентонита, 340 г воды и огнеупорным наполнителем в бегунах в течение 10-15 мин.

Пример 3. Берут 0,152 г ПАВ (ОС 20), растворяют в 15 г воды. В полученный раствор вводят 0,07% (3,038 г) технического углерода марки П-161. Приготовленную суспензию перемешивают с 321 г бентонита, 340 г воды и огнеупорным наполнителем в бегунах в течение 10-15 мин.

Формула изобретения

1. Формовочная смесь для изготовления разовых литейных форм, включающая бентонит, углеродсодержащую добавку, огнеупорный наполнитель, воду, отличающаяся тем, что в качестве углеродсодержащей добавки используют технический углерод П-161, предварительно обработанный водным раствором поверхностно-активного вещества (ПАВ) - моноалкилового эфира полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бентонит 7,0-8,0

Технический углерод П-161 0,01-0,5

Вода 7,0

ПАВ 0,0005-0,025

Огнеупорный наполнитель Остальное

2. Способ получения формовочной смеси, включающий перемешивание бентонита, технического углерода, огнеупорного наполнителя и воды, отличающийся тем, что предварительно приготавливают суспензию из водного раствора поверхностно-активного вещества - моноалкилового эфира полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов и технического углерода П-161, добавляют ее к остальным компонентам и перемешивают в течение 10-15 мин в бегунах.